JPS63313022A - 回転機械の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回数転機械の診断装置に係り、特に、情報端末
機に使用される磁気ディスク、フロッピーディスク等の
回数転機械の異常判定装置に関する。

〔従来の技術〕

回数転機械の転がり軸受の軌道面にうねりがあったり、
回数転機械が劣化するなどして軸受や歯車に損傷が生じ
たりすると、故障の原因となる。

そこで、斯かるうねりや損傷を検出する必要がある。

回転部分にうねりや損傷があると、回転に伴って当該箇
所から周期的な衝撃が生じる。そこで、一般的に、回数
転機械の内部あるいは外部の所要箇所に音響センサを設
置し、音響センサの出力信号を解析することで回数転機
械の診断を行なっている。

従来の診断装置は、例えばコーヨー　エンジニャリング
　ジャーナル　（Ｋｏｙｏ　ＥｎｇｉｎｓｓｒｉｎｇＪ
ｏｕｒｎａｌ）　＆　１２７　（１９８５）に記載され
ている様に、スペクトルアナライザを用いて音響センサ
出力中の特徴周波数を抽出し、得られた周波数をコンピ
ュータで求めた判定基準周波数と照合し異常が生じてい
るか否かを判定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術で用いるスペクトルアナライザは大型で重
量があるため、可搬性に問題がある。また、全スペクト
ルを分析した後にその中のピーク周波数成分を求めてい
るので、ピーク周波数の検出が容易でないという問題も
ある。

本発明の目的は、回数転機械の異常判定を容易にできる
小型軽量の異常判定装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、回数転機械の内部あるいは外部の所要箇所
に音響センサを設置して該音響センサの出力信号を分析
することで前記回数転機械の診断を行なう回数転機械の
異常判定装置において、前記音響センサ出力信号中の所
要帯域成分を抽出する帯域抽出回路と、該帯域抽出回路
の出力から包絡信号を取り出す低域周波数成分抽出回路
と、該低域周波数成分抽出回路の出力を入力とする中心
周波数可変形帯域抽出回路と、該中心周波数可変形帯域
抽出回路の出力を平均化する平均化回路と、該平均化回
路の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該
Ａ／Ｄ変換器の出力値と予め実験等で求めてある監視値
とにより故障を診断する演算処理部とを備えることで、
達成される。

〔作用〕

暗騒音などの影響を受は難い周波数帯域の信号が帯域抽
出回路で取り出され、該信号は低域周波数成分抽出回路
により振幅のゆらぎに相当する成分をもつ低域周波数信
号（包絡信号）に変換される。包絡信号中には、軸受の
軌道面にうねりが存在したり１回転部分に傷等が存在す
ると、これによって発生する周期性のあるパルス状の力
に係る周波数成分が含まれている。この包絡信号が、中
心周波数可変形帯域抽出回路を通った後に平均化回路で
平均化され、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された
値は１回数転機械が安定域にあるときのそれに較べて、
異なる。従って、回数転機械が安定域にあるときのＡ／
Ｄ変換変換力出力応する値を監視値とし、中心周波数可
変形帯域抽出回路の中心周波数を変化させて色々の周波
数における測定値を求めると共に、各測定値と夫々の監
視値とを演算処理部で比較処理することで、異常が判定
される。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る回数転機械の異常判
定装置の構成図である。第１図において、音響センサ１
は回数転機械（図示せず）の内部あるいは外部の所要箇
所に取り付けられ、その出力はアンプ２で増幅されたあ
と、帯域抽出回路であるバンドパスフィルタ３で所定周
波数帯域の信号が取り出される。バンドパスフィルタ３
の出力はＲＭＳ回路４に入力され、信号の振幅のゆらぎ
に相当する成分をもつ低域周波数成分（以下、包絡信号
という）に変換され、これがバンドパスフィルタ５に入
力される。

バンドパスフィルタ５は、本実施例では、スイッチドキ
ャパシタ形のフィルタで構成され、その中心周波数はス
イッチング周波数にて可変に設定される。スイッチング
周波数制御回路７は発振回路６からの信号をもとにバン
ドパスフィルタ５ヘスイツチング周波数の信号を供給す
る様になっている。バンドパスフィルタ５の出力はＲＭ
Ｓ回路８で平均化され１次に、Ａ／Ｄ変換器９でデジタ
ル信号に変換されてから、マイクロコンピュータ１０に
入力される。マイクロコンピュータ１ｏには、ＣＲＴ等
の表示部１１と記憶部１２が接続されている。また、マ
イクロコンピュータ１０は、前記スイッチング周波数制
御回路７とも接続されている。

次に、上述した構成で成る異常判定装置における異常判
定ｉｌｌ！を第２図により説明する。

回数転機械においてこれらの部品が劣化し、例えば軸学
部に損傷が生じると、その部分から回転に伴って周期的
に衝撃音が発生する。また、歯車の場合には摩耗が進む
と片当たりが生じ１周期的な衝撃音が発生する。バンド
パスフィルタ５の中心周波数をこの衝撃音の周期の逆数
に設定すると、Ａ／Ｄ変換器９の出力値の経時変化は、
実験的に第２図に示す様になる。つまり、Ａ／Ｄ変換器
９の出力は、運転開始時点ａから時点すまでの不安定域
では徐々に変化する。そして、時点す以後は殆ど変化し
なくなる。この安定域がしばらく続いて時点Ｃをすぎる
と、漸次増加する異常域となる。

そこで、当該回数転機械の安定域におけるＡ／Ｄ変換器
出力値と検糞時におけるＡ／Ｄ変換器出力値を比較する
ことにより異常を判定できる。

本実施例では上述した原理で異常を判定するのであるが
、実際には、検査対象とする回数転機械の安定域におけ
るＡ／Ｄ変換器出力値は不明である。

従って、同型の多数の回数転機械で上記出力値を測定し
、その値が離れているものは安定域ではないものとして
除外し、残りの測定値の平均値をもって監視値とし、こ
れを記憶部１２に格納しておく。

そして、測定対象の回数転機械に取り付けた音響センサ
１からの信号をアンプ２で増幅し、バンドパスフィルタ
３で暗騒音などの影響を受けにくい周波数帯域の信号を
取り出す、そして、バンドパスフィルタ３で取り出され
た信号の包絡信号をＲＭＳ回路４で取り出す、この包絡
信号中には、軸受の軌道面にうねりが存在したり、回転
部分に傷等が存在すると、これによって発生する周期性
のあるパルス状の力に係る周波数成分が含まれている。

そこで、ＲＭＳ回路４で取り出した包絡信号を、バンド
パスフィルタ５を通してのち、ＲＭＳ回路８で平均化し
、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル値に変換し、マイクロコン
ピュータ１０に入力する。

マイクロコンピュータ１０は、記憶部１２に格納されて
いるソフトウェアに従って動作し、Ａ／、Ｄ変換器９か
らのデータ（測定値）を記憶部１２に格納すると共に、
前記監視値と測定値とから診断を行ない診断結果を表示
部１１に出力する。また、マイクロコンピュータ１０は
、スイッチング周波数制御回路７に指令を出してバンド
パスフィルタ５の中心周波数を変化させ、そのときの該
中心周波数データを前記測定値及び診断結果と共に表示
部１１に表示させる。

上記診断は、本実施例では、監視値と測定値の比をもっ
て行なう、正常であると判断する比の値は、過去の実績
や実験等により求めて記憶部１２に格納しておき、該比
率と監視値との乗算値より測定値が大きい場合には、そ
の周波数で決められる部位が損傷領域に入っていると診
断する。斯かる診断を、与えられた周波敷金てについて
行ない、損傷領域にあるものが検出されると、故障箇所
を表示部１１に表示する。

以上述べたように、本実施例によれば、簡易軽量な装置
構成で、スペクトルアナライザに劣らない信頼性の高い
異常判定装置が得られる。

尚、上記実施例で使用したＲＭＳ回路４，８は。

半波整流回路、全波整流回路、２乗平均化回路に代えて
も性能的に変わるものではない、また、バンドパスフィ
ルタ５は、スイッチング型フィルタでも同様の性能が得
られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、少ない部品点数で異常判定装置が構成
できるので、装置が小型軽量となって可搬性が良くなる
。また、監視値の設定が容易でかつ信頼性が高いので、
故障時期の診断を確実に把握でき、回数転機械の信頼性
が向上すると共に、経済的損失が著しく低減するという
効果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る異常判定装置の構成図
、第２図は第１図に示すＡ／Ｄ変換器出力の経時変化を
表すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転機械の内部あるいは外部の所要箇所に音響セン
   サを設置して該音響センサの出力信号を分析することで
   前記回転機械の診断を行なう回数転機械の異常判定装置
   において、前記音響センサ出力信号中の所要帯域成分を
   抽出する帯域抽出回路と、該帯域抽出回路の出力から包
   絡信号を取り出す低域周波数成分抽出回路と、該低域周
   波数成分抽出回路の出力を入力とする中心周波数可変形
   帯域抽出回路と、該中心周波数可変形帯域抽出回路の出
   力を平均化する平均化回路と、該平均化回路の出力をデ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器
   の出力値と予め実験等で求めてある監視値とにより故障
   を診断する演算処理部とを備えてなることを特徴とする
   回転機械の異常判定装置。